(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を備えて該現像剤に含まれるトナーにより前記潜像担持体の静電潜像を現像する２成分現像方式の現像手段と、ニュートナーを収容するニュートナー収容部と、該ニュートナー収容部と前記現像手段とに連通し、前記現像手段にニュートナーを補給するニュートナー補給路と、該ニュートナー補給路に設けられてニュートナーを搬送し、ニュートナーの補給量が制御可能なニュートナー搬送手段と、が備えられ、
前記現像手段には、前記現像剤を担持して潜像担持体と近接対向する現像領域で潜像担持体上の静電潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、
該現像剤担持体にその軸方向に沿って前記現像剤を供給する現像剤供給路と、
該現像剤供給路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送手段と、が設けられた画像形成装置において、
現像領域通過後も前記現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収し、回収するトナー回収量を制御可能なトナー回収機構と、
前記現像剤供給路と区画されて前記トナー回収機構により回収された回収トナーの貯留、及び前記現像剤供給路への搬送を行う回収トナー搬送路と、
該回収トナー搬送路内に設けられて回収トナーを搬送し、回収トナーの供給量が制御可能な回収トナー搬送手段と、
前記ニュートナー搬送手段及び回収トナー搬送手段の各搬送量、及び前記トナー回収機構で回収するトナー回収量を制御する制御手段と、を設け、
該制御手段は、現像時に前記現像手段から前記潜像担持体に転移して消費されたトナーの単位時間あたりのトナー消費量がある基準量以下の場合には、前記トナー回収機構で回収する単位時間あたりのトナー回収量が、前記回収トナー搬送手段で搬送し、現像剤供給路に供給する単位時間あたりの回収トナーの供給量以上となるように制御し、
単位時間あたりのトナー消費量が前記基準量より多い場合には、単位時間あたりのトナー回収量が回収トナーの供給量より少なくなるように制御し、
単位時間あたりのトナー消費量が前記基準量以下の場合には、単位時間あたりのトナー回収量を、前記基準量と単位時間あたりのトナー消費量との差以上となるように制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
単位時間あたりのトナー消費量が前記基準量以下の場合には、前記現像剤供給路へのトナーの供給において、前記回収トナー搬送手段で回収トナーを供給せずに、前記ニュートナー搬送手段でニュートナーを供給することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
単位時間あたりのトナー消費量が前記基準量より多い場合には、前記トナー回収機構でトナーを回収しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
単位時間あたりのトナー消費量が前記基準量より多い場合には、前記現像剤供給路へのトナーの供給において、前記ニュートナー搬送手段によるニュートナーの搬送は行わず、前記回収トナー搬送手段による回収トナーの搬送のみ行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
単位時間あたりのトナー消費量が前記基準量より多い場合には、前記現像剤供給路へのトナーの供給において、前記ニュートナー搬送手段で搬送し、補給する単位時間あたりのニュートナー補給量を前記基準量と同量とし、単位時間あたりのトナー回収量を、単位時間あたりのトナー消費量と前記基準量との差になるように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記基準量をＡとすると、基準量Ａが次式を満たす範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
０．０２・ｘ・Ｔ／ｔ≦Ａ≦０．０７・ｘ・Ｔ／ｔ
ここで、ｘは画像１枚のベタ画像現像したときのトナー消費量[ｇ]、Ｔは前記制御手段がトナー回収及び/又は回収トナーの補給制御を行う基準となる単位時間[ｓ]、ｔは画像連続現像時に画像１枚あたり現像するのに要する時間[ｓ]とする。
【請求項７】
前記回収トナー搬送路に、回収トナーの空を検知する空検知センサと、回収トナーの満杯を検知する満杯検知センサとを設け、
（１）単位時間あたりのトナー消費量ａnがある基準量Ａ以下の場合であって、且つ、前記空検知センサ及び前記満杯検知センサで回収トナーの満杯及び空のいずれも検知しない場合は、次式１によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
0005130087.tif 000008
（２）単位時間あたりのトナー消費量ａnがある基準量Ａを超える場合であって、且つ、前記空検知センサ及び前記満杯検知センサで回収トナーの満杯及び空のいずれも検知しない場合は、次式２によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
0005130087.tif 000009
（３）単位時間あたりのトナー消費量ａnがある基準量Ａ以下の場合であって、且つ、前記空検知センサで回収トナーの空を検知した場合は、次式３によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
0005130087.tif 000010
（４）単位時間あたりのトナー消費量ａnがある基準量Ａを超える場合であって、且つ、前記空検知センサで回収トナーの空を検知した場合は、次式４によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
0005130087.tif 000011
（５）単位時間あたりのトナー消費量ａnがある基準量Ａ以下の場合であって、且つ、前記満杯検知センサで回収トナーの満杯を検知した場合は、次式５によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
0005130087.tif 000012
（６）単位時間あたりのトナー消費量ａnがある基準量Ａを超える場合であって、且つ、前記満杯検知センサで回収トナーの満杯を検知した場合は、次式６によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、
0005130087.tif 000013
算出したそれぞれの量となるように前記制御手段で制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
ここで、α、β、γは、０以上の任意の設定値、Ａは、平均的なトナー消費量に相当する基準量である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、これらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関し、より詳しくは、トナーとキャリアからなる２成分現像方式の現像手段備えた画像形成装置において、トナーの劣化を低減する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の乾式２成分現像方式の２軸搬送タイプの現像手段１００の概略構成を示す構成説明図である。従来から、図１３に示すように、現像剤担持体である現像ローラ１０１の軸方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する２つの搬送路１０２，１０３とその搬送スクリュー１０４，１０５により、２成分現像剤を攪拌しながら現像ローラ１０１へ供給すると共に、現像により消費されなかった現像剤を戻して循環させる２軸搬送タイプの現像手段１００を備えた画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、画像面積率の低い画像を出力し続けた場合は、現像回数あたりに消費されるトナーの量が少ないので、同じトナーが現像手段内で撹拌され続けてしまう。このため、現像剤に対して過度な撹拌ストレスが掛かり、トナーの外添剤が埋没したり、トナーがチャージアップ（過帯電）したりしてしまうなどのトナー（キャリア）の劣化の問題が発生する。そして、トナーやキャリアが劣化すると、転写時の転写効率の低下や現像ローラでの汲み上げ量の低下等を引き起こし、出力画像の画像濃度を一定に保つことができなくなるといった問題がある。
【０００４】
一方、高画像面積率の画像出力が続いた場合、補給されたニュートナー（現像で使われるまでの新規トナーのことを指す。以下同じ）は殆ど撹拌されることなく現像へ使われる。この場合は、トナーの受けるストレスは小さいものの、トナーの帯電量が低下する傾向にあり、画像濃度（色味）にそれまでと変化が生じる恐れがある。またそのような状態が継続するとトナー飛散や地汚れ等の問題が発生する。このように、出力画像の画像面積率に応じて、トナーの撹拌時間が適切な範囲から大きくずれることにより、多くの問題が発生する。
【０００５】
これらの問題を解決するべく、特許文献１には、低画像面積率の出力が続いた場合に、劣化トナーを強制的に吐き出してニュートナーと入れ替えるという吐き出しモードを設けた画像形成装置が開示されている。この特許文献１に記載の画像形成装置によれば、劣化トナーを強制的に吐き出すので、低画像面積率の出力が続いた場合でも出力画像の画像濃度を低下させないという効果は奏するものの、トナーイールド（トナーの歩留まり、生産性）を低下させるため、ランニングコストが嵩むうえ、環境に与える負荷も大きいという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、ビデオカウンターにより画像面積率をカウントして、画像面積率の低い画像を出力し続けた場合、現像ローラの表面に圧縮空気を吹き付けてチャージアップしたトナーとキャリアを分離し、分離したトナーを再利用する画像形成装置が開示されている。この特許文献２に記載の画像形成装置によれば、チャージアップしたトナーとキャリアを分離するので、トナーの帯電量を減少させることができるものの、ビデオカウンター、空気の圧縮手段、トナーの吸引手段等を設けなければならず、必然的に装置が大型化し、小型化の要請に反するだけでなく、コストアップになってしまうという問題がある。
【０００７】
このような２成分現像方式の現像手段を備えた画像形成装置の問題は、従来の画像形成装置が、前述のように、低画像面積の画像を出力中は現像手段内のトナーがストレスを多く受けた状態になるもののそのトナーの殆どは現像時に消費されず、高画像面積の画像出力中は補給されるニュートナーが多いため現像手段内のトナーの殆どはストレスを受けないものの帯電不足のまま現像時に多く使われてしまう、いわば無駄の多い非効率なシステムとなっているからと考えられる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−７６０７９号公報
【特許文献２】特開平１０−２６８８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、前記従来の画像形成装置の問題点を解決するべく、２成分現像方式の現像手段を備えた画像形成装置おいて、現像剤の劣化を低減することができ、現像する画像の画像面積率がどのような場合であっても、高品質な画像を出力することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の画像形成装置の発明は、表面に静電潜像を担持する潜像担持体と、トナーとキャリアを含む現像剤を備えて該現像剤に含まれるトナーにより前記潜像担持体の静電潜像を現像する２成分現像方式の現像手段と、ニュートナーを収容するニュートナー収容部と、該ニュートナー収容部と前記現像手段とに連通し、前記現像手段にニュートナーを補給するニュートナー補給路と、該ニュートナー補給路に設けられてニュートナーを搬送し、ニュートナーの補給量が制御可能なニュートナー搬送手段と、が備えられ、前記現像手段には、前記現像剤を担持して潜像担持体と近接対向する現像領域で潜像担持体上の静電潜像にトナーを供給して現像する現像剤担持体と、該現像剤担持体にその軸方向に沿って前記現像剤を供給する現像剤供給路と、該現像剤供給路内に設けられて前記現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌搬送手段と、が設けられた画像形成装置において、現像領域通過後も前記現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収し、回収するトナー回収量を制御可能なトナー回収機構と、前記現像剤供給路と区画されて前記トナー回収機構により回収された回収トナーの貯留、及び前記現像剤供給路への搬送を行う回収トナー搬送路と、該回収トナー搬送路内に設けられて回収トナーを搬送し、回収トナーの供給量が制御可能な回収トナー搬送手段と、前記ニュートナー搬送手段及び回収トナー搬送手段の各搬送量、及び前記トナー回収機構で回収するトナー回収量を制御する制御手段と、を設け、該制御手段は、現像時に前記現像手段から前記潜像担持体に転移して消費されたトナーの単位時間あたりのトナー消費量ａがある基準量Ａ以下の場合には、前記トナー回収機構で回収する単位時間あたりのトナー回収量ｂが、前記回収トナー搬送手段で搬送し、現像剤供給路に供給する単位時間あたりの回収トナー供給量ｃ以上となるように制御し、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、単位時間あたりのトナー回収量ｂが回収トナー供給量ｃより少なくなるように制御し、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａ以下の場合には、単位時間あたりのトナー回収量ｂを、基準量Ａと単位時間あたりのトナー消費量ａとの差以上となるように制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の画像形成装置の発明は、請求項１において、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａ以下の場合には、現像剤供給路へのトナーの供給において、回収トナー搬送手段で回収トナーを供給せずに、ニュートナー搬送手段でニュートナーを供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の画像形成装置の発明は、請求項１又は２において、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、トナー回収機構でトナーを回収しないことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の画像形成装置の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、現像剤供給路へのトナーの供給において、ニュートナー搬送手段によるニュートナーの搬送は行わず、回収トナー搬送手段による回収トナーの搬送のみ行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の画像形成装置の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、現像剤供給路へのトナーの供給において、ニュートナー搬送手段で搬送し、補給する単位時間あたりのニュートナー補給量ｄを前記基準量Ａと同量とし、単位時間あたりのトナー回収量ｂを、単位時間あたりのトナー消費量ａと前記基準量Ａとの差になるように制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の画像形成装置の発明は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、基準量Ａが次式を満たす範囲内に設定されていることを特徴とする。
０．０２・ｘ・Ｔ／ｔ≦Ａ≦０．０７・ｘ・Ｔ／ｔ
ここで、ｘは画像１枚のベタ画像現像したときのトナー消費量[ｇ]、Ｔは前記制御手段がトナー回収及び/又は回収トナーの補給制御を行う基準となる単位時間[ｓ]、ｔは画像連続現像時に画像１枚あたり現像するのに要する時間[ｓ]とする。
【００１７】
請求項７に記載の画像形成装置の発明は、請求項６において、回収トナー搬送路に、回収トナーの空を検知する空検知センサと、回収トナーの満杯を検知する満杯検知センサとを設け、前記式１〜６によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、算出したそれぞれの量となるように制御手段で制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
この発明は、前記のようであって、請求項１に記載の画像形成装置の発明によれば、２成分現像方式の現像手段を備えた画像形成装置において、現像領域通過後も現像剤担持体に担持される現像剤からトナーを回収し、回収するトナー回収量を制御可能なトナー回収機構と、現像剤供給路と区画されてトナー回収機構により回収された回収トナーの貯留、及び現像剤供給路への搬送を行う回収トナー搬送路と、該回収トナー搬送路内に設けられて回収トナーを搬送し、回収トナーの供給量が制御可能な回収トナー搬送手段と、ニュートナー搬送手段及び回収トナー搬送手段の各搬送量、及びトナー回収機構で回収するトナー回収量を制御する制御手段と、を設け、該制御手段は、現像時に現像手段から潜像担持体に転移して消費されたトナーの単位時間あたりのトナー消費量ａがある基準量Ａ以下の場合には、トナー回収機構で回収する単位時間あたりのトナー回収量ｂが、回収トナー搬送手段で搬送し、現像剤供給路に供給する単位時間あたりの回収トナー供給量ｃ以上となるように制御し、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、単位時間あたりのトナー回収量ｂが回収トナー供給量ｃより少なくなるように制御するので、つまり、出力画像の画像面積率に応じて、低画像面積の画像を出力する時には、現像剤から回収するトナー回収量ｂを増やし、且つ、現像剤供給路中に再供給されるトナーの量（回収トナー供給量ｃ）を減らすことにより、現像剤供給路内を同じトナーが循環し続けることを防ぎ、現像剤のトナーの攪拌ストレスを下げることができる。また逆に、高画像面積の画像を出力する時には、現像剤から回収するトナー回収量ｂを減らし、且つ、現像剤供給路中に再供給されるトナーの量（回収トナー供給量ｃ）を増やす（つまり、ニュートナー補給量ｄを減らす）ことにより、ストレスを受けたトナーを優先的に現像時に使用することができ、効率がよく、また撹拌不足に伴う飛散や地汚れ等を抑えることができる。そのため、画像面積率がどのような場合であっても、前記従来の画像形成装置のように吐き出しモードを設けずに、現像剤中のトナーのストレスの程度を均一化することができる。よって、高品質な画像を出力することができる。
また、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａ以下の場合には、単位時間あたりのトナー回収量ｂを、基準量Ａと単位時間あたりのトナー消費量ａとの差以上となるように制御するので、低画像面積の画像を出力している時でも、出力画像に悪影響を及ぼさずにトナーに掛かるストレスを低減し、且つ、常に一定量のトナーをストレスを受けた現像剤から分離して回収することができる。
【００２０】
請求項２に記載の画像形成装置の発明によれば、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａ以下の場合には、現像剤供給路へのトナーの供給において、回収トナー搬送手段で回収トナーを供給せずに、ニュートナー搬送手段でニュートナーを供給するので、つまり、低画像面積の画像を出力している時には、トナーの供給をニュートナーのみとしているので、あまり、トナーが消費されない場合でも、常に一定以上のニュートナーを補給することができ、同じトナーが繰り返し攪拌され続けることを防止することができる。
【００２１】
請求項３に記載の画像形成装置の発明によれば、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、トナー回収機構でトナーを回収しないので、トナー回収に伴って現像剤搬送方向上流と下流とにそれぞれ対向する画像領域間において一画像内の画像濃度差を生じてしまうという不具合を解消することができる。また、高画像面積の画像を出力している時には、ある一定量以上のトナーが現像に使われるため、トナー回収機構でトナーを回収して現像剤供給路から隔離しなくても同じトナーが攪拌され続けることがない。
【００２２】
請求項４に記載の画像形成装置の発明によれば、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、現像剤供給路へのトナーの供給において、ニュートナー搬送手段によるニュートナーの搬送は行わず、回収トナー搬送手段による回収トナーの搬送のみ行うので、高画像面積の画像を出力している時に、回収トナーを最優先で供給することにより、ストレスを受けたトナーを効率よく現像に使うことができる。
【００２３】
請求項５に記載の画像形成装置の発明によれば、単位時間あたりのトナー消費量ａが前記基準量Ａより多い場合には、現像剤供給路へのトナーの供給において、ニュートナー搬送手段で搬送し、補給する単位時間あたりのニュートナー補給量ｄを前記基準量Ａと同量とし、単位時間あたりのトナー回収量ｂを、単位時間あたりのトナー消費量ａと前記基準量Ａとの差になるように制御するので、つまり、高画像面積の画像を出力している時に、常に単位時間あたり一定量（基準量Ａ）のニュートナーを補給し、それ以上にトナー消費が多い分だけトナー回収機構により現像剤からトナーを回収することで、現像剤のトナーに掛かるストレスを経時的に安定させることができる。
【００２４】
請求項６に記載の画像形成装置の発明によれば、基準量Ａが前記式を満たす範囲内に設定されているので、つまり、低画像面積と高画像面積を分ける基準を実験等から得られた平均画像面積率付近に設定したので、低画像面積時に回収したトナーを高画像面積時に使い切ることができ、無駄なく効率よくトナーを循環させることができる。
【００２５】
請求項７に記載の画像形成装置の発明によれば、それぞれの場合に応じて前記式１〜６によりトナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量を算出し、算出したそれぞれの量となるように制御手段で制御するので、高画像面積の現像が継続するなどしてトナー回収量が少なくなった場合であっても、低画像面積の現像が継続されて回収トナー搬送路内のトナー量が増加し回収トナーが多過ぎる場合であっても、所定量のトナーの搬送ができなくなるようなことがなく、安定した高品質の画像を現像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部を示す構成説明図である。図中の符号１は、本発明の画像形成装置の一実施の形態として例示する４連タンデム型の中間転写方式のカラープリンタであり、このカラープリンタ１は、主に、図示しない略筐体状の装置本体と、その装置本体の内側の略中央に配置された書き込み手段２と、この書き込み手段２の上方に配置された画像形成部３と、この画像形成部３の上方に配置された転写部４と、この転写部４の上方であって装置本体の略最上部に配置されたニュートナー収容部５と、このニュートナー収容部５の脇であって装置本体最上部の一側端に配置された定着部６などから構成されている。この他、カラープリンタ１には、装置本体の下部に配置され、所定の大きさの転写材を収容し、装置本体の制御手段の指令により給紙する図示しない給紙部と、定着部６で画像が定着された転写材を排出してスタックする図示しない排紙部なども備えられているが、既知のものなので詳細な説明は省略する。なお、図中の符号７は、給紙部から搬送されてきた転写材を後述の２次転写ニップへタイミングを調整して搬送するレジストローラ対、破線で示す符号８は、矢印方向に搬送する転写材の搬送路である。
【００２８】
この書き込み手段２は、パソコンなどから入力される色分解された画像情報を基に、トナー色毎に、変調したレーザ光を照射しながら走査し、一様に帯電された後述の感光体ドラムの外周面を選択的に露光させて、照射した部分の表面電位を低下させ、感光体ドラム上に静電潜像を形成する露光装置としての機能を有する光学ユニットである。
【００２９】
画像形成部３は、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの４色のトナーに対応した４つの画像形成ユニット３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋから主に構成されており、後述の中間転写体の移動方向Ａに沿って上流側からイエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの順に並べて配置されている。この画像形成ユニット３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋには、それぞれ潜像担持体である感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋが備えられ、その感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの廻りには、各感光体ドラムの外周面に帯電処理を施し、一様に帯電させる帯電手段Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１と、各感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に書き込み手段２で形成した静電潜像をそれぞれの色のトナーで単色のトナー像に可視像化する現像手段Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２と、感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの外周面に転写後も残留する転写残トナーをクリーニングして回収するクリーニング手段Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３とが、図示しないユニットケース内に一体的に収められている。なお、画像形成ユニットの配列は、前記順番に限られるものではなく、転写条件等により適宜配列しても構わない。
【００３０】
この帯電手段Ｙ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｋ１は、帯電ローラＹ１０，Ｃ１０，Ｍ１０，Ｋ１０と、この帯電ローラをクリーニングするクリーニングローラＹ１１，Ｃ１１，Ｍ１１，Ｋ１１と、をそれぞれ有している。そして、帯電ローラＹ１０，Ｃ１０，Ｍ１０，Ｋ１０は、各ユニットケースに回転自在に軸支され、感光体ドラムの回転方向と順方向に回転しながら各感光体ドラムに当接し、その表面をマイナス又はプラスのいずれかの所定の極性に帯電するよう構成されている。
【００３１】
クリーニング手段Ｙ３，Ｃ３，Ｍ３，Ｋ３は、各感光体ドラムに接離可能に構成され、転写後も各感光体ドラムに付着・残留する転写残トナーを掻き取って回収するクリーニング部材であるクリーニングブレードＹ３０，Ｃ３０，Ｍ３０，Ｋ３０と、このクリーニングブレードＹ３０，Ｃ３０，Ｍ３０，Ｋ３０で各感光体ドラムから回収した転写残トナー（以下、回収トナーという）を収容するスペースである回収トナー収容部Ｙ３１，Ｃ３１，Ｍ３１，Ｋ３１と、この回収トナー収容部Ｙ３１，Ｃ３１，Ｍ３１，Ｋ３１に溜まった回収トナーを図示しない廃トナー収容部へ搬送する搬送手段である搬送スクリューＹ３２，Ｃ３２，Ｍ３２，Ｋ３２と、から主に構成されている。なお、現像手段Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２は、後で詳述する。
【００３２】
転写部４は、中間転写体として弾性樹脂製の無端状ベルトからなる中間転写ベルト４０と、この中間転写ベルト４０を支持・張架する４つの支持ローラ４１，４２，４３，４４と、４つの感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋとそれぞれ中間転写ベルト４０を挟んで対向する４つの１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋと、から主に構成されている。この支持ローラ４１は、図示しない駆動手段に接続された駆動ローラとなっており、この支持ローラ４１と中間転写ベルト４０を挟んで対向する位置に、２次転写ローラ４６が設けられている。また、転写（２次転写）後も中間転写ベルト４０上に残留する転写残トナー（プロセスコントロール過程で形成されるパッチパターンを含む）を除去・回収するクリーニングユニット４７が、支持ローラ４２の近傍に設けられている。
【００３３】
これらの各１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋは、空隙放電による不具合を考慮し、各感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋと中間転写ベルト４０を挟んで当接する正対位置から中間転写ベルト４０の搬送方向下流側（図中の矢印方向）に少しずらした位置に配置された接触方式の転写バイアス（転写電圧）印加手段であり、図示しないバイアス電源に接続され、中間転写ベルト４０の裏面（内周面）から１次転写バイアスを印加するよう構成されている。
【００３４】
２次転写ローラ４６は、図示しない付勢手段により駆動ローラ４１の外周において中間転写ベルト４０に圧接され、２次転写ニップを形成するよう構成されており、駆動ローラ４１が、図示しないバイアス電源に接続された接触方式の転写バイアス印加手段となっている。また、２次転写ローラ４６が転写バイアス印加手段となっていてもよく、その場合、転写するトナー像とは逆極性の転写バイアスを印加することになる。
【００３５】
クリーニングユニット４７は、中間転写ベルト４０に接離可能なクリーニングブレード４７ａと、掻き落としたトナーを溜めておく収容部４７ｂなどからなり、支持ローラ４２をバックアップローラとして中間転写ベルト４０の外周面にクリーニングブレード４７ａを当接させて中間転写ベルト４０上の転写残トナーを掻き取り、収容部４７ｂに一旦収容し、搬送スクリューなどの搬送手段で図示しない廃トナー収容部へ転写残トナーを搬送するように構成されている。
【００３６】
ニュートナー収容部５は、ニュートナーを収容するスペースであり、トナーの３原色であるイエロー、シアン、マゼンダとブラックの計４色のトナーに対応させて、トナーの色毎に設けられ、装置本体に脱着可能な４つのトナーカートリッジ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄから主に構成されている。これらの配列は、特に限定されないが、本実施の形態では、図１に示すように、トナーカートリッジ５ａがイエロー、トナーカートリッジ５ｂがシアン、トナーカートリッジ５ｃがマゼンダ、トナーカートリッジ５ｄがブラックのトナーに対応している。また、ブラックのトナーカートリッジ５ｄだけトナー使用頻度が多いことを考慮して大きなものにしてある。なお、トナーカートリッジについては後述する。
【００３７】
定着部６は、転写部４で画像が転写された転写材に熱と圧力を加えて定着させるベルト方式の定着手段６０を備え、樹脂などの断熱性を有する材質で装置本体内の他の部分と区画され、熱が他の部分に伝播して悪影響を及ぼすのを低減するように構成されている。この定着手段６０は、図示しない発熱手段により発熱可能な無端ベルトからなる定着ベルト６１と、この定着ベルト６１を回転駆動させる定着ローラ６２と、この定着ローラ６２上で定着ベルト６１に圧接する加圧ローラ６３などから構成され、この加圧ローラ６３は、図示しない付勢手段により付勢されて定着ローラ６２上で定着ベルト６１に圧接されて定着ニップを形成する。この定着ニップにおいて、搬送されてきた転写材に定着ベルト６１の熱と加圧ローラ６３を介して付勢手段による圧力が加えられ、転写部４の２次転写ニップで転写材に転写されたトナー像を転写材に定着するようになっている。
【００３８】
（画像形成動作）
次に、カラープリンタ１の画像形成動作について図１を用いて説明する。
カラー画像を形成する場合で説明すると、先ず、カラープリンタ１において画像形成動作が開始されると、各感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋが図の矢印方向に回転駆動され、このとき各帯電手段Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１によって各感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの外周面が所定の極性（例えば、マイナス）に均一に帯電される。次いで、その帯電面に、書き込み手段２から所定の各色に色分解された画像情報に基づいて、光変調されたレーザ光が照射され、これによって各感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの外周面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、各現像手段Ｙ２，Ｃ２，Ｍ２，Ｋ２によって単色のトナー像として可視像化され、各色のトナー像はそれぞれ対応する１次転写ローラ４５Ｙ，４５Ｃ，４５Ｍ，４５Ｋによって１次転写バイアスが印加され中間転写ベルト４０上に順次重ねられ、カラートナー像が形成される。尚、単色の画像を形成する場合には、ブラックの感光体ドラムＫなど所定の単色用の感光体ドラムのみで前記動作が行われる。
【００３９】
一方、給紙部から搬送路８を搬送されてきた転写材がレジストローラ対７により転写のタイミングを調整されて２次転写ニップに送られる。そこで、駆動ローラ４１で２次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト４０上の前記フルカラーのトナー像が転写材に転写される。次に、このトナー像を担持した転写材が定着部６の定着ニップに送られ、定着手段６０で熱と圧力が加えられ、転写材に担持された未定着のトナー像が転写材に定着される。このように、転写材にトナー像が定着された後、排紙部に排出されてスタックされる。また、２次転写後の中間転写ベルト４０の表面に付着する転写残トナーは、プロセスコントロール用のパッチパターンの除去トナーと共にクリーニングユニット４７で除去され、各感光体ドラムＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋに転写後も付着する転写残トナーは、クリーニング手段Ｙ３，Ｃ３，Ｍ３，Ｋ３で除去され、再度の画像形成動作に備えられる。そして、クリーニングユニット４７及びクリーニング手段Ｙ３，Ｃ３，Ｍ３，Ｋ３で除去された転写残トナーは、図示しない廃トナー収容器に運ばれ廃棄される。
【００４０】
（トナーカートリッジ）
次に、カラープリンタ１のトナーカートリッジについて図２を用いて説明する。
図２は、本実施の形態に係るトナーカートリッジの概略構成を示す平面図である。イエロー色のトナーに対応するトナーカートリッジ５ａを例に挙げて説明するが、他色のトナーに対応するトナーカートリッジ５ｂ，５ｃ，５ｄも同様な構成となっている。
トナーカートリッジ５ａは、イエロー色のニュートナーを収納し、内壁に螺旋状のトナー搬送溝を有する容器本体部５０ａと、この容器本体部５０ａの一端の開口を塞ぎ、かつ容器本体部５０ａを回動自在に保持するキャップ部５１ａなどから主に構成されている。この容器本体部５０ａは、キャップ部５１ａの一部のスリット開口から露出する容器ギア５２ａが一体に成型されており、画像形成装置本体からの駆動伝達を受けて回転駆動する。また、キャップ部５１ａには、図示しないシャッタ機構を備えた破線で示すキャップ部開口５３ａが設けられ、このキャップ部開口５３ａを通じてイエロー色のニュートナーを外部に排出することができるようになっている。
【００４１】
（ニュートナー補給動作）
次に、カラープリンタ１のニュートナー補給動作について図１、２を用いて説明する。
カラープリンタ１のトナーカートリッジ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと現像手段Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２とは、それぞれキャップ部開口５３ａ（５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ）を介してニュートナー補給路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄで接続されており、トナーカートリッジに充填されたそれぞれの色のニュートナーが、ニュートナー補給路を通じてそれぞれの現像手段へ補給可能となっている。ニュートナー補給路９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、図示しない制御手段に接続され、それぞれ所定時間あたりのＯＮ／ＯＦＦ時間を制御することにより、ニュートナーの補給量を制御可能なニュートナー搬送手段である補給スクリュー９０ａと、該補給路内にトナーが有るか無いかを検知する図示しないトナー残量検知センサと、が設けられており、現像手段に設けられたトナー濃度検知センサＳ１（図３参照）で現像手段内のトナー濃度が低いと判断した場合に、トナーカートリッジ５の容器本体部５０ａ及び補給スクリュー９０ａを回転させ、各ニュートナー補給路を通じて、所定量のニュートナーをそれぞれの現像手段へ補給する。また、カラープリンタ１では、トナー残量検知センサでニュートナー補給路内にトナーが無いことを検知した場合、対応するトナーカートリッジにトナーの補給を要求し、所定時間経過してもトナー残量検知センサでトナーが有ることを検知しなかった場合、トナーカートリッジにトナーが無いと判断する。
【００４２】
（現像手段）
次に、カラープリンタ１の現像手段Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２について図３、４（ａ）、４（ｂ）を用いて詳細に説明する。
図３は、本実施の形態に係る画像形成装置の現像手段の概略構成を示す垂直断面図であり、図４は、図３の現像手段の概略構成を水平線で切断したときの見下げ図で示す断面図であり、（ａ）は、図３のａ−ａ線断面図、（ｂ）は、ｂ−ｂ線断面図である。図３に示す符号Ｙ２は、カラープリンタ１の現像手段の一実施の形態として挙げるイエロートナー用現像手段である。また、符号Ｙは、前述の感光体ドラムＹである。
【００４３】
この現像手段Ｙ２は、乾式２成分現像方式の２軸搬送タイプの現像手段であり、現像手段Ｙ２全体のハウジングである、トナーと磁性キャリアからなる２成分現像剤を収容する現像ケースＹ２０を備え、この現像ケースＹ２０には、感光体ドラムＹと平行に現像ケースＹ２０に回動自在に軸支され、図３中の現像領域の最近接位置において感光体ドラムＹから所定距離（本実施の形態では、０．２〜０．４ｍｍ程度）離間するよう配置された現像ローラＹ２１が備えられている。この現像ローラＹ２１は、アルミニウム等の非磁性体からなる円筒形の外周面に図示しない凸凹が形成されたスリーブと、このスリーブ内に設けられた複数の磁極が着磁されたマグネットローラからなり、バイアス電源に接続され、スリーブ表面に担持された２成分現像剤中のトナーを像担持体側に移動させる現像バイアスが印加可能となっている。
【００４４】
そして、現像ケースＹ２０には、前述のトナーカートリッジ５ａからニュートナー補給路９ａを通じてイエロー色のニュートナーが供給される破線で示すニュートナー供給口１０ａが設けられ、このニュートナー供給口１０ａを介して供給されたニュートナーと現像ケースＹ２０に収容されている磁性キャリアとを撹拌し、所望の帯電量に帯電すると共に、現像ローラＹ２１の軸方向に沿って搬送して供給する現像剤供給路Ｙａが備えられている。また、この現像剤供給路Ｙａには、現像ローラＹ２１と平行に回動自在に軸支され、現像剤を撹拌しながら帯電させ、互いに逆方向に搬送して現像剤を循環すると共に、現像ローラＹ２１に現像剤を供給する攪拌搬送手段である２つの撹拌スクリューＹ２２，Ｙ２３が設けられている。なお、本実施の形態では、現像ローラＹ２１は、外径がφ１８ｍｍであり、ローラ長が３２６ｍｍ(現像剤が存在する範囲は３０３ｍｍ)、回転数が３１５ｒｐｍである。また攪拌スクリューＹ２２、２３は、いずれもそのピッチが２０ｍｍ、スクリュー羽根径がφ１４(軸径φ６)、スクリュー範囲長さが３３０ｍｍ、回転数３５０ｒｐｍである。
【００４５】
その他、現像ケースＹ２０には、現像ローラＹ２１に向けて所定間隔離間するよう突設され、現像ローラＹ２１に担持される現像剤の厚みを規制する規制部材であるアルミ製のドクターブレードＹ２４が設けられ、現像領域通過後も現像ローラＹ２１に担持される現像剤からトナーを回収するトナー回収機構Ｙｂと、現像剤供給路Ｙａから区画されてこのトナー回収機構Ｙｂで回収されたトナーを前記ニュートナー供給口１０ａ付近まで搬送する回収トナー搬送路Ｙｃも設けられている。なお、図４（ａ）に示すように、この回収トナー搬送路Ｙｃの搬送方向最上流側の底面であって、ニュートナー供給口１０ａの下方には、現像剤供給路Ｙａと回収トナー搬送路Ｙｃとを連通するニュートナー落下口１０ａ’が設けられ、このニュートナー落下口１０ａ’を介して、ニュートナー補給路９ａで搬送されて来たニュートナーが、現像剤供給路Ｙａへ補給されるようになっている。
【００４６】
このトナー回収機構Ｙｂは、バイアス電源に接続され電圧を印加可能なトナー回収ローラＹ２５と、このトナー回収ローラＹ２５の外周面に当接し、トナー回収ローラＹ２５が担持するトナーを掻き取るトナー回収部材である回収ブレードＹ２６と、から構成されている。このトナー回収機構Ｙｂのトナー回収動作の制御は、画像形成装置本体の制御手段であるＣＰＵの命令により、トナー回収ローラＹ２５の駆動ギア列の中に設けられたソレノイド式のクラッチＣＬ１をＯＮ又はＯＦＦして、駆動手段であるモータＭからの駆動をトナー回収ローラＹ２５へ伝達したり又は切断したりすることにより、トナー回収ローラＹ２５の回転を制御することで行う。
【００４７】
このトナー回収ローラＹ２５は、マグネットローラを含む現像ローラＹ２１の近傍に設置され、ローラＹ２１に担持される磁性キャリアと接触するため、非磁性材料（例えば、アルミ管や非磁性のステンレスローラ）から構成することが好ましい。何故なら、現像ローラ２１の磁束密度に影響されてキャリアを回収してしまうことを防止し、静電的にトナーを主に吸着させるためである。また、トナー回収ローラＹ２５と現像ローラＹ２１との設置間隔は、現像ローラＹ２１と感光体ドラムＹとの間隔（本実施の形態では、０．２〜０．４ｍｍ程度）と同等にするとよい。なお、本実施の形態では、トナー回収ローラＹ２５は、径がφ１６、ローラ長が３３６ｍｍ、材質がアルミ製の中空管であり、その両端には回転軸が圧入され、現像ケースＹ２０に回転数１００ｒｐｍで回転可能に軸支されている。
【００４８】
本実施の形態では回収ブレードＹ２６は、ポリウレタンゴムからなり、厚さが１．８ｍｍで、突き出し長さが７．６ｍｍ、当接圧が０．２（Ｎ／ｃｍ）である。また、トナー回収動作の制御は、前述のトナー回収ローラＹ２５の回転／不回転制御の代わりにブレードＹ２６の接離動作によって行ってもよい。このブレード接離機構は、回収ブレードＹ２６を当接方向に常時加圧するスプリングと、カムクラッチによって離間させるような一般的な構成で実現することが可能である。このように、トナー回収動作の制御をブレード接離方式とすれば、回収ブレードＹ２６のトナー回収ローラＹ２５への当接時は剥離作用によってトナー回収が可能になり、離間時はトナー回収ローラＹ２５に付着したトナーが連れ回るだけで回収を不能にすることができる。また、回収時には、ブレード接離方式の方が、前記スプリングの圧力に抗して回収ブレードＹ２６を離間させる分、前述のローラ回転制御方式より比較的大きなパワーのクラッチが必要となるが、停止時には、回収ブレードＹ２６をトナー回収ローラＹ２５から離した状態のままなので、トナー回収ローラＹ２５と回収ブレードＹ２６の固着防止やブレードの長期当接によるヘタリ防止等の効果を見込むことができる。
【００４９】
回収トナー搬送路Ｙｃには、駆動手段であるモータＭにより回転し、トナー回収機構Ｙｂで回収されたトナーを図４（ａ）に示す矢印方法に搬送する回収トナー搬送手段である回収トナー搬送スクリューＹ２７が設けられ、この回収トナー搬送スクリューＹ２７の搬送方向下流側の末端付近に現像剤供給路Ｙａと連通する連通口Ｙ２８が設けられている。
この回収トナー搬送スクリューＹ２７は、ソレノイド式のクラッチＣＬ２及びギア列を介して駆動手段であるモータＭとつながっており、所定時間あたりのクラッチＣＬ２のＯＮ／ＯＦＦ時間を制御することにより回転量を制御し、トナー回収機構Ｙｂで回収した回収トナーの供給量（搬送量）を制御することができるようになっている。本実施の形態の回収トナー搬送スクリューＹ２７では、スクリューピッチが１５ｍｍ、スクリュー羽根の径がφ１０(軸径φ３)、スクリュー範囲長さが３００ｍｍとなっており、回転数を１００ｒｐｍ（ｍｉｎ-1）に固定し、クラッチＣＬ２のＯＮ／ＯＦＦ時間の調整により供給量を制御している。
【００５０】
そして、この回収トナー搬送路Ｙｃには、回収トナーの満杯を検知する圧電方式の満杯検知センサＳ２と、空を検知する同じく圧電方式の空検知センサＳ３とが設けられ、これらの満杯検知センサＳ２及び空検知センサＳ３は、いずれも画像形成装置本体のＣＰＵと電気的に接続されており、回収トナー搬送路Ｙｃに溜まった回収トナーが満杯か空かをそれらの各センサで検知してＣＰＵにより判断できるようになっている。満杯検知センサＳ２は、図４（ａ）に示すように、回収トナー搬送スクリューＹ２７の搬送方向下流側の連通口Ｙ２８の近傍であって、回収トナー搬送スクリューＹ２７の軸中心より上方の部分に対向して配置されている。係る位置に配置したのは、回収トナー搬送スクリューＹ２７の搬送方向下流側が最も回収トナーの嵩が累積的に高くなる位置であり、満杯を検知するのに最適な位置だからである。空検知センサＳ３は、図４（ａ）に示すように、回収トナー搬送スクリューＹ２７の搬送方向上流側端部近傍であって、回収トナー搬送スクリューＹ２７の軸中心より下方の部分に対向して配置されている。係る位置に配置したのは、回収トナー搬送スクリューＹ２７の搬送方向上流側端部が最も回収トナーの嵩が低くなる位置であり、空検知をするのに最適な位置だからである。なお、これらのセンサ（Ｓ２，Ｓ３）は、圧電方式のセンサではなく光学式のセンサ（センサ内で常時投受光してある箇所があり、そこのトナーの有無でセンサへの通電状態が変化してトナーの有無を検知する方式）であっても構わない。なお、満杯、空の判断は、回収トナー搬送スクリューＹ２７の搬送に支障があるか否かを基準とし、想定される平均的な画像面積での連続画像形成実験などから安全率を見込んで余裕を持たせている。連続画像形成実験の例としては、Ａ４横、画像面積５％での１０００画像形成や５０％画像、１０％画像、３％画像を所定の比率で混在させて１０００画像形成すること等で評価できる。満杯検知センサＳ２は対向する回収トナー搬送スクリューＹ２７のスクリュー羽根外周の上端近傍に配置し、空検知センサＳ３は対向する回収トナー搬送スクリューＹ２７のスクリュー羽根外周下端近傍に配置する。詳細な設置高さや感度等は先にあげた画像形成実験等の結果で調整する（図３参照）。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係る現像手段の構成を、イエロートナー用現像手段Ｙ２を例に挙げて説明したが、その他のトナー色用の現像手段（Ｃ２，Ｍ２，Ｋ２）も同様な構成となっている。また、トナー回収部材として、エッジを当接させて掻き取るブレード方式の回収ブレードＹ２６を例示して説明したが、他にもトナー回収ローラＹ２５にブラシローラを当て、ブラシローラに食込ませたフリッカ部材で最終的にトナーを回収する方式のものでもよく、トナー回収機構自体が、トナー回収ローラに印加するバイアスを変化させ、静電的な吸着力を変えてトナー回収ローラからトナーを引き剥がして回収する方式でも構わない。また、ニュートナー搬送手段、回収トナー搬送手段の一例として、駆動手段で回転駆動するスクリュータイプのものを挙げて説明したが、本出願人が特開平１０−３３３４１２号等で提案している一軸偏芯スクリューポンプやダイヤフラムポンプ等の粉体ポンプを用いた気流とトナーを混合して搬送する方式の搬送手段として用いてもよい。そうすることで、装置の簡略化、省スペース化を図ることができる。なお、本発明において使用する「ニュートナー」の文言は、ニュートナー収容部５のトナーカートリッジ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに収容されている新規トナーのことだけでなく、ニュートナー収容部から現像剤供給路に供給されて現像ローラに担持されるまでのトナーのことを指しており、「回収トナー」とは、トナー回収機構で回収された以後のトナーのことを指している。
【００５２】
（現像手段の動作）
次に、カラープリンタ１の現像手段の動作について図３、４（ａ）、４（ｂ）を用いて説明する。
先ず、現像ケースＹ２０のニュートナー供給口１０ａ及び回収トナー搬送路Ｙｃのニュートナー落下口１０ａ’を介して供給されたニュートナーが攪拌スクリューＹ２２，Ｙ２３によって現像ケースＹ２０内に収容される磁性キャリアと混合攪拌されながら帯電されて図４（ｂ）で示す方向に現像ローラＹ２１に向けて搬送される。次に、現像ローラＹ２１付近に達した現像剤が現像ローラＹ２１内のマグネットローラの磁力により磁気的に吸着されて担持され、現像ローラＹ２１の回転に伴いドクターブレードＹ２４の付近まで搬送される。そこで、ドクターブレードＹ２４で現像剤の厚みが均一にされて、現像ローラＹ２１上に担持される現像剤がある一定量に規制される。そして、更なる現像ローラＹ２１の回転に伴い、感光体ドラムＹとの対向位置、即ち、図３で示す現像領域に達し、現像バイアスが印加される。そこで、静電気力により感光体ドラムＹが担持する静電潜像に、その潜像と対応する位置のトナーのみが移行することにより単色のトナー像に現像される。そこで、現像されなかったトナー及びトナーを搬送してきたキャリアは、現像ローラＹ２１の回転に伴い、トナー回収ローラＹ２５と対向した位置に至る。所定のタイミングで、トナー回収ローラＹ２５に電圧が印加され、現像ローラＹ２１に担持された現像剤からトナーのみが、静電的にトナー回収ローラＹ２５に移行する。そして、このトナー回収ローラＹ２５でも回収されなかったトナー及びトナーを搬送してきたキャリアは、さらなる現像ローラＹ２１の回転に伴い、現像剤攪拌スクリューＹ２２，Ｙ２３の手前（図３の剤離れ箇所）まで搬送され、マグネットローラの反撥極により現像ローラＹ２１表面から引き剥がされ、攪拌スクリューＹ２２，Ｙ２３上に落ちて攪拌される。トナー回収ローラＹ２５上に転移したトナーは、トナー回収ローラＹ２５の回転に伴い、回収ブレードＹ２６でトナー回収ローラＹ２５から掻き取られ、回収トナー搬送路Ｙｃへ運ばれる。回収トナー搬送路Ｙｃへ運ばれたか回収トナーは、回収トナー搬送スクリューＹ２７により搬送されて連通口Ｙ２８より現像剤供給路Ｙａへ戻される。
【００５３】
（トナー回収ローラの印加電圧）
次に、カラープリンタ１のトナー回収ローラに印加するバイアス電圧について説明する。図５は、２種類の現像剤のトナー付着量と現像バイアスとの関係を示すグラフである。このグラフは、トナー回収ローラへの印加バイアスを−５０Ｖとし、トナー回収ローラを現像ローラの周速度の約２倍で順方向に回転させて、現像バイアスを変化させたときのトナー付着量との関係を示している。図５のグラフの傾きは、キャリアの種類、トナーの種類の組み合わせにより、様々な値を取り得るが、トナー回収ローラへの面積あたりのトナー付着量は、トナー回収ローラへ印加するバイアスと現像ローラへ印加する現像バイアスとの差に比例して増加することが分かる。つまり、回収したい画像面積率を設定すると、トナー付着量が決まり、トナー付着量から図５を利用してトナー回収ローラへの印加バイアスを決定することができる。本実施の形態に係る現像手段では、使用する現像剤は、図５に示す現像剤Ａであり、トナー回収ローラへの印加バイアスは、現像バイアス＋１００Ｖ以上とする。例えば、現像バイアスが−５００Ｖのとき、トナー回収ローラへ０〜−４００Ｖを印加するようにする。また、本実施の形態では、トナー回収ローラと現像ローラの２本のローラを順方向に速度差を持たせて回収させているが、トナー回収ローラをカウンター方向に回転させて回収させてもよい。このように、トナー回収ローラの印加バイアスを制御手段で制御することで、トナー回収ローラ（トナー回収機構）で回収できるトナー回収量を制御することができるようになっている。
【００５４】
尚、後述するトナーの説明にあるようにトナー回収ローラによる現像ローラからの静電的トナー回収には、粒径にばらつきのある粉砕トナーよりも後述するようなトナー製法で作られた粒径のばらつきが小さいトナー、即ち、個々の静電容量が概ね均一なトナーの方が好ましい。即ち、後に述べる真球状、略球形状、ラグビーボール状、梅干形状のトナーである。これらのトナーは、現像ローラ上で未使用状態のままにある個々のトナーの帯電量が粉砕トナーに比べて遥かにばらつきが小さく、その後のトナー回収ローラによる静電的トナーの吸着回収の際にもバイアス電圧の設定範囲に余裕を持たせることができるからである。粒径ばらつきが大きいトナーは、個々のトナー帯電量にばらつきがあり、帯電量の大きなトナーに合わせてトナー帯電電荷とは極性の異なるバイアス電圧を大きめに設定する必要があるが、大きくし過ぎると帯電量の小さなトナーに電荷注入現象が生じて極性が反転し、結果バイアス電圧と同極性になって吸着作用を生じさせられなくなる。従って、バイアス電圧が大き過ぎても小さ過ぎても吸着回収ができなくなり、設定に余裕を持たせることができなくなる。その場合、温湿度環境の変動まで考慮すると全環境で使用できる設定はさらに余裕がなくなってしまう。一方、本発明で検討した前述の静電容量が概ね均一なトナーならば、電荷注入現象にならない範囲を広く取ることができ、環境変動に対する設定のみを考慮すればよい。
【００５５】
［トナー回収・回収トナー供給・ニュートナー補給制御］
次に、本発明の特徴部分である実施の形態に係る画像形成装置のトナーの回収・補給の制御について図６〜８を用いて詳細に説明する。図６は、トナー消費量、トナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量の制御を示すイメージ図、図７は、画像面積率ごとの印刷割合の統計結果を示すグラフ、図８は、図６の制御の流れを示すフローチャートである。本実施の形態に係る画像形成装置（カラープリンタ１）では、図６に示すように、単位時間Ｔ［ｓ］周期で制御を行い、ある時点（単位時間Ｔごとに制御を行ってｎ回目）における単位時間Ｔの間に消費したトナーの積算値であるトナー消費量ａn［ｇ］を求め、この値がある基準値Ａより多いか少ないかで場合分けをして、それにより、単位時間Ｔあたりのトナー回収量ｂn［ｇ］、回収トナー供給量ｃn［ｇ］、ニュートナー補給量ｄn［ｇ］をそれぞれ後述のように定めて制御する。この基準値Ａは、単位時間Ｔの間に現像により消費される平均的なトナー消費量を想定している。つまり、その画像形成装置で出力する平均的な画像を基準として高画像面積か低画像面積かで場合分けをして、制御の仕方を変えている。
【００５６】
（トナー回収量が通常の場合）
先ず、トナー回収量が通常の場合の制御方法について説明する。通常の場合とは、図３の満杯検知センサＳ２及び空検知センサＳ３の満杯検知及び空検知の位置の間に回収トナーの界面がある場合であり、満杯でもなく、空でもないと判断されている状態を言う。画像形成の推移としては、例えば、高画像面積と低画像面積が満遍なく現像されてきたような状態を意図している。
【００５７】
【数１】
0005130087.tif 000002
注）請求項８の式１に相当
（１）ａn≦Ａの場合（現像で消費されるトナーが少ない（低画像面積）とき）
例えば、画像形成のトレンドが、画像面積に高低偏りなく現像されている状態から低画像面積の現像に遷移した状態を意図している。ここで、αは回収トナー搬送路の収容容積に応じた０以上の任意の設定値でよいのだが、本実施の形態ではα＝０とする。α＝０の状態とは、トナー回収ローラが回転して回収トナー搬送路にトナーがどんどん入力される一方で、回収トナー搬送スクリューは駆動せず、連通口からの回収トナーの供給が停止している状態である。α＝０としたのは以下の理由による。低画像面積の入力が続いた場合、トナー回収と、連通口からの回収トナーの供給が継続されたままの状態にあると、回収トナーが現像剤供給路内を何度も循環する可能性が高く、トナーの劣化が促進してしまう恐れがある。そこで一度現像ニップ（現像領域）を通過したトナーをなるべく回収し、低画像面積の画像を現像するときにはニュートナーだけを使用させることを意図したものである。
しかし、回収トナー搬送路の収容容積が比較的小さい場合には、α＝０としてしまうとトナー回収が加速し、すぐに満杯検知がされてしまい、その結果、後述（回収トナーが多過ぎる場合）に示す張り付きがちの制御になる場合も予想される。その場合には、αを所定の値として、循環による劣化が許容できる程度に回収トナーの供給を断続的に行えばよい。
【００５８】
【数２】
0005130087.tif 000003
注）請求項８の式２に相当
（２）ａn＞Ａの場合（現像で消費されるトナーが多い（高画像面積）とき）
例えば、画像形成のトレンドが、画像面積に高低偏りなく現像されている状態から高画像面積の現像に遷移した状態を意図している。ここで、β、γは０以上の任意の値でよいが、本実施の形態ではβ＝０とし、かつγ＝０としてある。β＝０の状態とは、トナー回収ローラの回転が停止して回収トナー搬送路内にトナーが入力されない一方で、回収トナー搬送スクリューは駆動して、現像剤供給路内への回収トナーの供給がされている状態を意図している。また、γ＝０の状態とは、ニュートナーの補給がされない状態を意味し、β＝γ＝０によって一時的に回収トナーのみで現像を行う状態になる。この場合、回収トナー搬送路内の滞留トナーの消費が促進され、劣化トナーの増加を未然に防止することが可能になる。
【００５９】
しかし、回収トナー搬送路の収容容積が比較的小さい場合には、β＝γ＝０とするとすぐに回収トナーが枯渇することが予想される。その場合、その後の画像形成をニュートナーのみで現像を継続するような状態、すなわち従来の現像装置と同様の構成になる。この場合、本発明の作用効果を発揮することはないが、補給されたニュートナーがどんどん消費される状態にあるので、攪拌循環による劣化トナーの発生という課題がそもそも生じない。しかし、現像剤供給路内のトナー濃度のトレンドは、回収トナーとニュートナーが混合した状態から徐々にニュートナーのみの状態に近づくことになり、現像画像の画像濃度（色味）に変化が生じる恐れがある。そこで、その場合にはニュートナー補給量ｄnであるγを０ではなく所定量とすることで、回収トナー搬送路内内の回収トナーが枯渇することを遅延させ、かつ現像剤供給路内のトナー濃度のトレンドの変化率を比較的小さい状態に維持することができ、現像画像の画像濃度を安定させることが可能になる。
【００６０】
また、回収トナー搬送路内に重量センサ等を設置してその中のトナー回収量ｂnを把握できる状態にしてやれば、ニュートナー補給量ｄnを回収トナー搬送路内のトナー回収量ｂnに応じて可変とすることもできる。その場合、回収トナーの重量ｂnが少ないときにはニュートナー補給量ｄn＝γ（０より大きい回収トナーの重量ｂnの関数）として現像剤中にニュートナーを定期的に補給することとし、回収トナーの重量ｂnが多いときにはγ＝０として回収トナー搬送路内にトナーがたまり過ぎないよう制御することが可能になる。効果としては前記のものと同様に現像剤供給路内のトナー濃度の変化率を小さくすることができ、画像濃度（色味）の安定を図ることが可能になる。
【００６１】
（基準値Ａ）
この基準値Ａは、単位時間Ｔの間に現像により消費される平均的なトナー消費量を想定しているが、トナー消費量は出力する画像の画像面積率によって大きく変化し、この画像面積率もユーザーの使用目的によって変化する（例えば、高速機では比較的画像面積率の大きな画像が出力され易い傾向にある。）。そこで、印刷される画像面積の統計を調べた。図７は、画像面積率ごとの印刷割合の統計結果を示すグラフである。このグラフから分かるように、画像面積率３〜６％付近にピークが存在する。ある程度余裕を持たせるため２〜７％と考えると、画像面積率ｙ％のときの単位時間Ｔあたりに消費するトナー重量はｙ／１００・ｘ・Ｔ／ｔであるから、次式が導き出せる。
０．０２・ｘ・Ｔ／ｔ≦Ａ≦０．０７・ｘ・Ｔ／ｔ・・・式３
ここで、ｘは画像１枚のベタ画像出力したときのトナー消費量[ｇ]、Ｔは制御を行う基準となる単位時間[ｓ]、ｔは画像連続出力時に画像１枚あたり印刷するのに要する時間[ｓ]である。
本実施の形態では、今回はＡ４ヨコで３０枚／分、全ベタ時の単位面積あたりの付着量が０．４５ｍｇ／ｃｍ2の複写機にて実験を行い、制御周期Ｔを画像１０枚を出力するのにかかる時間とし、基準値Ａを以下のように決定した。
ｔ＝２[ｓ]、ｘ＝０．４５・２０・２９＝０．２６[ｇ]、Ｔ＝２０[ｓ]、ｙ＝５[％]
Ａ＝０．０５・０．２６・２０／２＝０．１３[ｇ]
【００６２】
（トナー消費量ａn）
また、トナー消費量ａnの検知方法は、今回は画像面積率から行った。画像面積率は、予めＣＰＵに入力された形成予定の画像の画素数や所望の画像濃度に対応する画素濃度から算出することができる。これら画像面積率算出のための特性は書き込み手段２のレーザ光の照射点数（＝画素数）や一照射点あたりの照射強度及び照射時間（＝画素濃度）に置き換えることで現像画像を制御することが可能になる。また、直前の所定枚数の画像情報から前述の画素数や画像濃度に基づく積算値からトナー消費量ａnを算出して用いてもよい。本実施の形態では、後者の方法を採用し、
トナー消費量ａn＝(単位時間Ｔの間に出力された画像面積率の和)・ｘ／２・・・式４
の式より算出した。しかし、この算出方法以外にも、トナー濃度センサでトナー濃度を検知しトナー消費量ａnを割り出すという方法を用いてもよい。
【００６３】
（トナー回収量が少ない場合）
次に、回収トナー搬送路内に回収トナーが少ない場合の制御方法について説明する。
回収トナー搬送路内に回収トナーが少ない場合とは空検知センサによって空状態にあることが検知された状態をいう。この場合、次工程である回収トナー供給量ｃnが安定しなくなるので次式に従って制御する。
【００６４】
【数３】
0005130087.tif 000004
注）請求項８の式３に相当
（３）ａn≦Ａの場合（現像で消費されるトナーが少ない（低画像面積）とき）
例えば、高画像面積の現像が継続したため、トナー回収量が少なくなり回収トナー搬送路内が空状態になっていたが、低画像面積の現像に切り替わったような過渡期を意図している。ここで、αは回収トナー搬送路の収容容積に応じた０以上の任意の設定値でよいことは先に述べたが、先の回収トナーが通常の場合と一貫性を持たせるためこれ以降の状態でもα＝０とする。この場合、以下の状態にある。トナー回収機構が制御されて断続的に動作し、平均的な想定トナー消費量Ａから画像面積率に基づくトナー消費量ａnを差し引いた量であるトナー回収量ｂnが回収される。また、回収トナー搬送スクリューは停止して、回収トナー供給量ｃnは０になっている。さらにニュートナー補給は、想定される平均的なトナー消費量Ａを補充するように動作する。このように動作させることでトナー回収量を回復させ、空検知が解除されるまで継続する。
【００６５】
【数４】
0005130087.tif 000005
注）請求項８の式４に相当
（４）ａn＞Ａの場合（現像で消費されるトナーが多い（高画像面積）とき）
例えば、高画像面積の現像が継続したため、トナー回収量が少なくなり空状態になっているが、次画像も相変わらず高画像面積の現像が予定されているような状態を意図している。ここで、βは０以上の任意の設定値でよいことは先に述べたが、回収トナーが通常の場合と一貫性を持たせるため、これ以降の状態でもβ＝０とする。この場合、ニュートナー供給のみで画像形成を行うことになり、実質的には従来の２軸横攪拌方式（背景技術で説明した２軸搬送タイプ）の現像装置と同じになる。もちろん、補給されたニュートナーがどんどん消費されるので劣化トナー発生の心配は小さく、画像形成が高濃度から低濃度に変化した時点でトナー回収機構での回収動作を復帰させる前記（３）に遷移させればよい。
【００６６】
（回収トナーが多過ぎる場合）
次に、回収トナー搬送路内に回収トナーが多過ぎる場合の制御方法について説明する。
回収トナー搬送路内に回収トナーが多過ぎる場合とは満杯検知センサによって回収トナー搬送路が満杯であると検知された状態をいう。この場合、回収トナー搬送スクリューへの駆動負荷増大や、回収トナーあふれによるトナー飛散などの不具合が発生する可能性があるので、次式に従って制御する。
【００６７】
【数５】
0005130087.tif 000006
注）請求項８の式５に相当
（５）ａn≦Ａの場合（現像で消費されるトナーが少ない（低画像面積）とき）
例えば、低画像面積の現像が継続されて、回収トナー搬送路内のトナー量が増加しているが、予定される次の画像形成も消費されるトナー量が少ない状態が継続することを意図している。本実施例ではα＝０としている。α＝０とは以下の実動作状態になっている。トナー回収機構が制御されて断続的に動作し、平均的な想定トナー消費量Ａから画像面積率に基づくトナー消費量ａnを差し引いた量であるトナー回収量ｂnが回収される。また、回収トナー搬送スクリューも制御されて断続的に駆動して、想定される平均的なトナー消費量Ａを供給するように動作する。しかし、ニュートナーの補給はされない。このように動作させると、現像手段内のトナーのみが消費され、かつ回収トナー搬送路内のトナーと現像剤供給路内のトナーを逐次入れ替えることができ、結果回収トナーへの劣化の負荷を分散させつつ、回収トナーから優先的に消費させることが可能になる。
【００６８】
【数６】
0005130087.tif 000007
注）請求項８の式６に相当
（６）ａn＞Ａの場合（現像で消費されるトナーが多い（高画像面積）とき）
例えば、低画像面積の現像が継続されて、回収トナー搬送路内のトナー量が増加しているが、予定される次の画像形成のトレンドが、高濃度画像の現像に遷移した状態を意図している。本実施例ではβ＝０としている。β＝０とは以下の実動作状態になっている。トナー回収機構及びニュートナー補給スクリューは動作を停止し、トナー回収もニュートナー補給も行われていない。一方、回収トナー搬送スクリューは制御されて断続的に動作し、画像面積率に基づくトナー消費量ａn分のトナー供給を行う。これによって画像形成のトレンドが変化してトナー消費が促進されることを機に回収トナー搬送路内のトナーを優先的に吐き出して劣化トナーとなる前にトナーを消費し、かつ満杯検知を解除させて通常状態に戻すことが可能になる。
【００６９】
（制御フロー）
以上の制御の流れを、まとめたものが図８のフローチャートである。
ここで、図６、８中のＴ1，Ｔ2，Ｔ3，は、トナー消費量ａnを算出してからトナー回収動作、回収トナー供給動作、ニュートナー補給動作のそれぞれの動作開始までの時間差である。Ｂは単位時間あたりのトナー回収量（トナー回収速度）、Ｃは単位時間あたりの回収トナー供給量（回収トナー供給速度）、Ｄは単位時間あたりのニュートナー補給量（ニュートナー補給速度）である。本実施の形態では、全て、Ｂ＝Ｃ＝Ｄ＝０．１ｇ／ｓに固定した。また、このトナー回収速度をＢ＝０．１ｇ／ｓとするために、図５のグラフを利用して、トナー回収時には、現像バイアス−トナー回収ローラ印加バイアスを−３００Ｖ（非回収時は＋１００Ｖ）になるよう設定し、この印加バイアスのＯＮ、ＯＦＦ時間の調整で、トナー回収量を制御している。また、Ｃ＝０．１ｇ／ｓとするために、回収トナー搬送スクリューの回転数を１００ｒｐｍに設定し、この回収トナー搬送スクリューの駆動手段のＯＮ，ＯＦＦ時間の調整で、回収トナー供給量を制御している。補給スクリューも同様である。
【００７０】
先ず、現像ローラの回転開始を確認する（ｓｔｅｐ１）。回転していれば次に進み、制御周期Ｔを経過し、制御動作が１回目以上、即ち、トナー消費量ａnが式４により算出可能か否かを検討し（ｓｔｅｐ２）、算出可能であれば次に進み、式４によりトナー消費量ａnを算出する（ｓｔｅｐ３）。そして、算出したトナー消費量ａnが前述の式３範囲内にある標準的なトナー消費量である基準値Ａより多いか少ないかで場合分けをする（ｓｔｅｐ４）。少ない場合は、ｓｔｅｐ５に進み、回収トナー搬送経路内が空か否かで場合分けをし（ｓｔｅｐ５）、空検知センサで空を検知した場合は、ｓｔｅｐ６に進み、式５によりトナー回収量ｂn、回収トナー供給量ｃn、ニュートナー補給量ｄnをそれぞれ算出する（ｓｔｅｐ６）。ｓｔｅｐ５において空検知センサで空を検知しない場合は、ｓｔｅｐ７に進み、回収トナー搬送経路内が満杯か否かで場合分けをし（ｓｔｅｐ７）、満杯検知センサで満杯を検知した場合は、ｓｔｅｐ８に進み、式７によりトナー回収量ｂn、回収トナー供給量ｃn、ニュートナー補給量ｄnをそれぞれ算出する（ｓｔｅｐ８）。回収トナー搬送経路内が空でも満杯でもない場合は、ｓｔｅｐ９に進み、式１によりトナー回収量ｂn、回収トナー供給量ｃn、ニュートナー補給量ｄnをそれぞれ算出する（ｓｔｅｐ９）。
【００７１】
同様に、ｓｔｅｐ４において算出したトナー消費量ａnが基準値Ａより多い場合は、ｓｔｅｐ１０に進み、回収トナー搬送経路内が空か否かで場合分けをし（ｓｔｅｐ１０）、空検知センサで空を検知した場合は、ｓｔｅｐ１１に進み、式６によりトナー回収量ｂn、回収トナー供給量ｃn、ニュートナー補給量ｄnをそれぞれ算出する（ｓｔｅｐ１１）。ｓｔｅｐ１０において空検知センサで空を検知しない場合は、ｓｔｅｐ１２に進み、回収トナー搬送経路内が満杯か否かで場合分けをし（ｓｔｅｐ１２）、満杯検知センサで満杯を検知した場合は、ｓｔｅｐ１３に進み、式８によりトナー回収量ｂn、回収トナー供給量ｃn、ニュートナー補給量ｄnをそれぞれ算出する（ｓｔｅｐ１３）。回収トナー搬送経路内が空でも満杯でもない場合は、ｓｔｅｐ１４に進み、式２によりトナー回収量ｂn、回収トナー供給量ｃn、ニュートナー補給量ｄnをそれぞれ算出する（ｓｔｅｐ１４）。
【００７２】
このように、トナー回収量ｂn、回収トナー供給量ｃn、ニュートナー補給量ｄnをそれぞれの場合に応じて算出すると、ｓｔｅｐ１５以降に進み、それぞれの算出値に基いてトナー回収動作、回収トナー供給動作、ニュートナー補給動作を実行する。先ず、ｓｔｅｐ１５では、トナー回収動作を制御する。前述のように、本実施の形態では、単位時間あたりのトナー回収量Ｂは、固定されているので、トナー回収機構を動作させる時間は、算出したトナー回収量ｂnに基いて、ｂn／Ｂと算出することができる。よって、トナー消費量ａnを算出してからトナー回収動作に入るまでの所定のタイムラグであるＴ1経過後からｂn／Ｂの間だけ、即ち、時間ｔがＴ1≦ｔ≦Ｔ1＋ｂn／Ｂの範囲内にある場合は、ｓｔｅｐ１６に進み、トナー回収機構のトナー回収動作を継続する（ｓｔｅｐ１６）。そして、時間ｔがＴ1経過前やＴ1経過後からｂn／Ｂの間を経過した後、即ち、時間ｔが前記範囲外の場合は、トナー回収機構のトナー回収動作を停止し、ｓｔｅｐ１７に進む。
【００７３】
ｓｔｅｐ１７では、回収トナー供給動作を制御する。ｓｔｅｐ１５と同様に、時間ｔがＴ2≦ｔ≦Ｔ2＋ｃn／Ｃの範囲内にある場合、ｓｔｅｐ１８に進み、回収トナー搬送スクリューの回転搬送動作を継続する（ｓｔｅｐ１６）。時間ｔが前記範囲外の場合、回収トナー搬送スクリューの回転搬送動作を停止し、ｓｔｅｐ１９に進む。
【００７４】
そして、ｓｔｅｐ１９では、ニュートナー補給動作を制御する。ｓｔｅｐ１７と同様に、時間ｔがＴ3≦ｔ≦Ｔ3＋ｄn／Ｄの範囲内にある場合、ｓｔｅｐ２０に進み、ニュートナー搬送スクリューの回転搬送動作を継続する（ｓｔｅｐ２０）。時間ｔが前記範囲外の場合、補給スクリューの回転搬送動作を停止し、ｓｔｅｐ２１に進む。
【００７５】
ｓｔｅｐ２１では、現像ローラの回転終了を確認し（ｓｔｅｐ２１）、回転が継続している場合は、ｓｔｅｐ２２に進み、時間ｔが、次の制御時間Ｔに達しているか否かを判断し（ｓｔｅｐ２２）、次の制御時間Ｔに達した場合は、制御回数であるｎに１を加えて次の制御に入る（ｓｔｅｐ２３）。ｓｔｅｐ２１で現像ローラの回転終了を確認すると全ての制御動作を終了する。
【００７６】
＜効果確認実験＞
次に、前記の効果等を確認するために、実施の形態で示した画像形成装置（実施例）、及び従来技術で示した２成分現像方式の２軸搬送タイプの現像手段を備えた画像形成装置（比較例）において、画像面積率１％の画像を２ｋ、ベタ画像を２０枚それぞれ連続して出力した際のトナーの帯電分布の経時変化を測定した。実施例では、前述のように、帯電分布の測定には、細川ミクロン社製Ｅ−ｓｐａｒｔアナライザーを用いた。図９は、トナーの帯電分布の経時変化を示すグラフである。図９（ａ）は比較例の結果、図９（ｂ）は実施例の結果をそれぞれ示す。
図９から分かるように、比較例では、画像を出力することで、攪拌時間に伴って帯電量の分布が強帯電側や弱帯電側にシフトしているのに対し、実施例では、高画像面積（ベタ画像）、低画像面積（１％画像）の両画像をある程度連続して出力してもトナーの帯電量分布が安定しており、チャージアップ等のトナー劣化の現象が低減されていることが認められる。
【００７７】
トナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図１０及び図１１は、それぞれ形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した説明図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（Ａ）で表される。トナーを二次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（Ａ）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。
また、形状係数ＳＦ−２は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（Ｂ）で表される。トナーを二次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（Ｂ）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
【００７８】
本発明の画像形成装置に好適に用いられるトナーは、少なくとも、窒素原子を含む官能基を有するポリエステルプレポリマー、ポリエステル、着色剤、離型剤を有機溶媒中に分散させたトナー材料液を、水系溶媒中で架橋及び／又は伸長反応させて得られるトナーである。以下に、トナーの構成材料及び製造方法について説明する。
【００７９】
（ポリエステル）
ポリエステルは、多価アルコール化合物と多価カルボン酸化合物との重縮合反応によって得られる。
多価アルコール化合物（ＰＯ）としては、２価アルコール（ＤＩＯ）および３価以上の多価アルコール（ＴＯ）が挙げられ、（ＤＩＯ）単独、または（ＤＩＯ）と少量の（ＴＯ）との混合物が好ましい。２価アルコール（ＤＩＯ）としては、アルキレングリコール（エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなど）；アルキレンエーテルグリコール（ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなど）；脂環式ジオール（１，４−シクロヘキサンジメタノール、水素添加ビスフェノールＡなど）；ビスフェノール類（ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなど）；上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物；上記ビスフェノール類のアルキレンオキサイド（エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなど）付加物などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数２〜１２のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数２〜１２のアルキレングリコールとの併用である。３価以上の多価アルコール（ＴＯ）としては、３〜８価またはそれ以上の多価脂肪族アルコール（グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトールなど）；３価以上のフェノール類（トリスフェノールＰＡ、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなど）；上記３価以上のポリフェノール類のアルキレンオキサイド付加物などが挙げられる。
【００８０】
多価カルボン酸（ＰＣ）としては、２価カルボン酸（ＤＩＣ）および３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）が挙げられ、（ＤＩＣ）単独、および（ＤＩＣ）と少量の（ＴＣ）との混合物が好ましい。２価カルボン酸（ＤＩＣ）としては、アルキレンジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸など）；アルケニレンジカルボン酸（マレイン酸、フマール酸など）；芳香族ジカルボン酸（フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸など）などが挙げられる。これらのうち好ましいものは、炭素数４〜２０のアルケニレンジカルボン酸および炭素数８〜２０の芳香族ジカルボン酸である。３価以上の多価カルボン酸（ＴＣ）としては、炭素数９〜２０の芳香族多価カルボン酸（トリメリット酸、ピロメリット酸など）などが挙げられる。なお、多価カルボン酸（ＰＣ）としては、上述のものの酸無水物または低級アルキルエステル（メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど）を用いて多価アルコール（ＰＯ）と反応させてもよい。
【００８１】
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の比率は、水酸基［ＯＨ］とカルボキシル基［ＣＯＯＨ］の当量比［ＯＨ］／［ＣＯＯＨ］として、通常２／１〜１／１、好ましくは１．５／１〜１／１、さらに好ましくは１．３／１〜１．０２／１である。
多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）の重縮合反応は、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。ポリエステルの水酸基価は５以上であることが好ましく、ポリエステルの酸価は通常１〜３０、好ましくは５〜２０である。酸価を持たせることで負帯電性となりやすく、さらには記録紙への定着時、記録紙とトナーの親和性がよく低温定着性が向上する。しかし、酸価が３０を超えると帯電の安定性、特に環境変動に対し悪化傾向がある。
また、重量平均分子量１万〜４０万、好ましくは２万〜２０万である。重量平均分子量が１万未満では、耐オフセット性が悪化するため好ましくない。また、４０万を超えると低温定着性が悪化するため好ましくない。
【００８２】
ポリエステルには、上記の重縮合反応で得られる未変性ポリエステルの他に、ウレア変性のポリエステルが好ましく含有される。ウレア変性のポリエステルは、上記の重縮合反応で得られるポリエステルの末端のカルボキシル基や水酸基等と多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）とを反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得、これとアミン類との反応により分子鎖が架橋及び／又は伸長されて得られるものである。
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）としては、脂肪族多価イソシアネート（テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエートなど）；脂環式ポリイソシアネート（イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタンジイソシアネートなど）；芳香族ジイソシアネート（トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなど）；芳香脂肪族ジイソシアネート（α、α、α'、α'−テトラメチルキシリレンジイソシアネートなど）；イソシアネート類；前記ポリイソシアネートをフェノール誘導体、オキシム、カプロラクタムなどでブロックしたもの；およびこれら２種以上の併用が挙げられる。
多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）の比率は、イソシアネート基［ＮＣＯ］と、水酸基を有するポリエステルの水酸基［ＯＨ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＯＨ］として、通常５／１〜１／１、好ましくは４／１〜１．２／１、さらに好ましくは２．５／１〜１．５／１である。［ＮＣＯ］／［ＯＨ］が５を超えると低温定着性が悪化する。［ＮＣＯ］のモル比が１未満では、ウレア変性ポリエステルを用いる場合、そのエステル中のウレア含量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の多価イソシアネート化合物（ＰＩＣ）構成成分の含有量は、通常０．５〜４０ｗｔ％、好ましくは１〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは２〜２０ｗｔ％である。０．５ｗｔ％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。また、４０ｗｔ％を超えると低温定着性が悪化する。
イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中の１分子当たりに含有されるイソシアネート基は、通常１個以上、好ましくは、平均１．５〜３個、さらに好ましくは、平均１．８〜２．５個である。１分子当たり１個未満では、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００８３】
次に、ポリエステルプレポリマー（Ａ）と反応させるアミン類（Ｂ）としては、２価アミン化合物（Ｂ１）、３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）、アミノアルコール（Ｂ３）、アミノメルカプタン（Ｂ４）、アミノ酸（Ｂ５）、およびＢ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）などが挙げられる。
２価アミン化合物（Ｂ１）としては、芳香族ジアミン（フェニレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、４，４'−ジアミノジフェニルメタンなど）；脂環式ジアミン（４，４'−ジアミノ−３，３'−ジメチルジシクロヘキシルメタン、ジアミンシクロヘキサン、イソホロンジアミンなど）；および脂肪族ジアミン（エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど）などが挙げられる。３価以上の多価アミン化合物（Ｂ２）としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどが挙げられる。アミノアルコール（Ｂ３）としては、エタノールアミン、ヒドロキシエチルアニリンなどが挙げられる。アミノメルカプタン（Ｂ４）としては、アミノエチルメルカプタン、アミノプロピルメルカプタンなどが挙げられる。アミノ酸（Ｂ５）としては、アミノプロピオン酸、アミノカプロン酸などが挙げられる。Ｂ１〜Ｂ５のアミノ基をブロックしたもの（Ｂ６）としては、前記Ｂ１〜Ｂ５のアミン類とケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）から得られるケチミン化合物、オキサゾリジン化合物などが挙げられる。これらアミン類（Ｂ）のうち好ましいものは、Ｂ１およびＢ１と少量のＢ２の混合物である。
【００８４】
アミン類（Ｂ）の比率は、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）中のイソシアネート基［ＮＣＯ］と、アミン類（Ｂ）中のアミノ基［ＮＨｘ］の当量比［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］として、通常１／２〜２／１、好ましくは１．５／１〜１／１．５、さらに好ましくは１．２／１〜１／１．２である。［ＮＣＯ］／［ＮＨｘ］が２を超えたり１／２未満であったりした場合は、ウレア変性ポリエステルの分子量が低くなり、耐ホットオフセット性が悪化する。
また、ウレア変性ポリエステル中には、ウレア結合と共にウレタン結合を含有していてもよい。ウレア結合含有量とウレタン結合含有量のモル比は、通常１００／０〜１０／９０であり、好ましくは８０／２０〜２０／８０、さらに好ましくは、６０／４０〜３０／７０である。ウレア結合のモル比が１０％未満では、耐ホットオフセット性が悪化する。
【００８５】
ウレア変性ポリエステルは、ワンショット法、などにより製造される。多価アルコール（ＰＯ）と多価カルボン酸（ＰＣ）を、テトラブトキシチタネート、ジブチルチンオキサイドなど公知のエステル化触媒の存在下、１５０〜２８０℃に加熱し、必要により減圧としながら生成する水を留去して、水酸基を有するポリエステルを得る。次いで４０〜１４０℃にて、これに多価イソシアネート（ＰＩＣ）を反応させ、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）を得る。さらにこの（Ａ）にアミン類（Ｂ）を０〜１４０℃にて反応させ、ウレア変性ポリエステルを得る。
【００８６】
（ＰＩＣ）を反応させる際、及び（Ａ）と（Ｂ）を反応させる際には、必要により溶剤を用いることもできる。使用可能な溶剤としては、芳香族溶剤（トルエン、キシレンなど）；ケトン類（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）；エステル類（酢酸エチルなど）；アミド類（ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど）およびエーテル類（テトラヒドロフランなど）などのイソシアネート（ＰＩＣ）に対して不活性なものが挙げられる。
また、ポリエステルプレポリマー（Ａ）とアミン類（Ｂ）との架橋及び／又は伸長反応には、必要により反応停止剤を用い、得られるウレア変性ポリエステルの分子量を調整することができる。反応停止剤としては、モノアミン（ジエチルアミン、ジブチルアミン、ブチルアミン、ラウリルアミンなど）、およびそれらをブロックしたもの（ケチミン化合物）などが挙げられる。
ウレア変性ポリエステルの重量平均分子量は、通常１万以上、好ましくは２万〜１０００万、さらに好ましくは３万〜１００万である。１万未満では耐ホットオフセット性が悪化する。ウレア変性ポリエステル等の数平均分子量は、先の未変性ポリエステルを用いる場合は特に限定されるものではなく、前記重量平均分子量とするのに得やすい数平均分子量でよい。ウレア変性ポリエステルを単独で使用する場合は、その数平均分子量は、通常２０００〜１５０００、好ましくは２０００〜１００００、さらに好ましくは２０００〜８０００である。２００００を超えると低温定着性およびフルカラー装置に用いた場合の光沢性が悪化する。
【００８７】
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを併用することで、低温定着性およびフルカラー画像形成装置に用いた場合の光沢性が向上するので、ウレア変性ポリエステルを単独で使用するよりも好ましい。尚、未変性ポリエステルはウレア結合以外の化学結合で変性されたポリエステルを含んでもよい。
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは、少なくとも一部が相溶していることが低温定着性、耐ホットオフセット性の面で好ましい。従って、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとは類似の組成であることが好ましい。
また、未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとの重量比は、通常２０／８０〜９５／５、好ましくは７０／３０〜９５／５、さらに好ましくは７５／２５〜９５／５、特に好ましくは８０／２０〜９３／７である。ウレア変性ポリエステルの重量比が５％未満では、耐ホットオフセット性が悪化するとともに、耐熱保存性と低温定着性の両立の面で不利になる。
【００８８】
未変性ポリエステルとウレア変性ポリエステルとを含むバインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）は、通常４５〜６５℃、好ましくは４５〜６０℃である。４５℃未満ではトナーの耐熱性が悪化し、６５℃を超えると低温定着性が不十分となる。
また、ウレア変性ポリエステルは、得られるトナー母体粒子の表面に存在しやすいため、公知のポリエステル系トナーと比較して、ガラス転移点が低くても耐熱保存性が良好な傾向を示す。
【００８９】
（着色剤）
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフトールイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、ポリアゾイエロー、オイルイエロー、ハンザイエロー（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラザンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミュウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイセーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッドＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、ポリアゾレッド、クロームバーミリオン、ベンジジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアン、エメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトボン及びそれらの混合物が使用できる。着色剤の含有量はトナーに対して通常１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％である。
【００９０】
着色剤は樹脂と複合化されたマスターバッチとして用いることもできる。マスターバッチの製造、またはマスターバッチとともに混練されるバインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の重合体、あるいはこれらとビニル化合物との共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、単独あるいは混合して使用できる。
【００９１】
（荷電制御剤）
荷電制御剤としては公知のものが使用でき、例えばニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料、クロム含有金属錯体染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、４級アンモニウム塩（フッ素変性４級アンモニウム塩を含む）、アルキルアミド、燐の単体または化合物、タングステンの単体または化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸金属塩及び、サリチル酸誘導体の金属塩等である。具体的にはニグロシン系染料のボントロン０３、４級アンモニウム塩のボントロンＰ−５１、含金属アゾ染料のボントロンＳ−３４、オキシナフトエ酸系金属錯体のＥ−８２、サリチル酸系金属錯体のＥ−８４、フェノール系縮合物のＥ−８９（以上、オリエント化学工業社製）、４級アンモニウム塩モリブデン錯体のＴＰ−３０２、ＴＰ−４１５（以上、保土谷化学工業社製）、４級アンモニウム塩のコピーチャージＰＳＹ ＶＰ２０３８、トリフェニルメタン誘導体のコピーブルーＰＲ、４級アンモニウム塩のコピーチャージ ＮＥＧ ＶＰ２０３６、コピーチャージ ＮＸ ＶＰ４３４（以上、ヘキスト社製）、ＬＲＡ−９０１、ホウ素錯体であるＬＲ−１４７（日本カーリット社製）、銅フタロシアニン、ペリレン、キナクリドン、アゾ系顔料、その他スルホン酸基、カルボキシル基、４級アンモニウム塩等の官能基を有する高分子系の化合物が挙げられる。このうち、特にトナーを負極性に制御する物質が好ましく使用される。
荷電制御剤の使用量は、バインダー樹脂の種類、必要に応じて使用される添加剤の有無、分散方法を含めたトナー製造方法によって決定されるもので、一義的に限定されるものではないが、好ましくはバインダー樹脂１００重量部に対して、０．１〜１０重量部の範囲で用いられる。好ましくは、０．２〜５重量部の範囲がよい。１０重量部を超える場合にはトナーの帯電性が大き過ぎ、荷電制御剤の効果を減退させ、現像ローラとの静電的吸引力が増大し、現像剤の流動性低下や、画像濃度の低下を招く。
【００９２】
（離型剤）
離型剤としては、融点が５０〜１２０℃の低融点のワックスが、バインダー樹脂との分散の中でより離型剤として効果的に定着ローラとトナー界面との間で働き、これにより定着ローラにオイルの如き離型剤を塗布することなく高温オフセットに対し効果を示す。このようなワックス成分としては、以下のものが挙げられる。ロウ類及びワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、及びおよびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックス等が挙げられる。また、これら天然ワックスの外に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックス等が挙げられる。さらに、１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド及び、低分子量の結晶性高分子樹脂である、ポリ−ｎ−ステアリルメタクリレート、ポリ−ｎ−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体（例えば、ｎ−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体等）等、側鎖に長いアルキル基を有する結晶性高分子等も用いることができる。
荷電制御剤、離型剤はマスターバッチ、バインダー樹脂とともに溶融混練することもできるし、もちろん有機溶剤に溶解、分散する際に加えてもよい。
【００９３】
（外添剤）
トナー粒子の流動性や現像性、帯電性を補助するための外添剤として、無機微粒子が好ましく用いられる。この無機微粒子の一次粒子径は、５×１０-3〜２μｍであることが好ましく、特に５×１０-3〜０．５μｍであることが好ましい。また、ＢＥＴ法による比表面積は、２０〜５００ｍ2／ｇであることが好ましい。この無機微粒子の使用割合は、トナーの０．０１〜５ｗｔ％であることが好ましく、特に０．０１〜２．０ｗｔ％であることが好ましい。
無機微粒子の具体例としては、例えばシリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。中でも、流動性付与剤としては、疎水性シリカ微粒子と疎水性酸化チタン微粒子を併用するのが好ましい。特に両微粒子の平均粒径が５×１０-2μｍ以下のものを使用して攪拌混合を行った場合、トナーとの静電力、ファンデルワールス力は格段に向上することより、所望の帯電レベルを得るために行われる現像装置内部の攪拌混合によっても、トナーから流動性付与剤が脱離することなく、ホタルなどが発生しない良好な画像品質が得られて、さらに転写残トナーの低減が図られる。
酸化チタン微粒子は、環境安定性、画像濃度安定性に優れている反面、帯電立ち上がり特性の悪化傾向にあることより、酸化チタン微粒子添加量がシリカ微粒子添加量よりも多くなると、この副作用の影響が大きくなることが考えられる。しかし、疎水性シリカ微粒子及び疎水性酸化チタン微粒子の添加量が０．３〜１．５ｗｔ％の範囲では、帯電立ち上がり特性が大きく損なわれず、所望の帯電立ち上がり特性が得られ、すなわち、コピーの繰り返しを行っても、安定した画像品質が得られる。
【００９４】
次に、トナーの製造方法について説明する。ここでは、好ましい製造方法について示すが、これに限られるものではない。
（トナーの製造方法）
（１）着色剤、未変性ポリエステル、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー、離型剤を有機溶媒中に分散させトナー材料液を作る。
有機溶媒は、沸点が１００℃未満の揮発性であることが、トナー母体粒子形成後の除去が容易である点から好ましい。具体的には、トルエン、キシレン、ベンゼン、四塩化炭素、塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、トリクロロエチレン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロエチリデン、酢酸メチル、酢酸エチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどを単独あるいは２種以上組合せて用いることができる。特に、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒および塩化メチレン、１，２−ジクロロエタン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素が好ましい。有機溶媒の使用量は、ポリエステルプレポリマー１００重量部に対し、通常０〜３００重量部、好ましくは０〜１００重量部、さらに好ましくは２５〜７０重量部である。
【００９５】
（２）トナー材料液を界面活性剤、樹脂微粒子の存在下、水系媒体中で乳化させる。
水系媒体は、水単独でも良いし、アルコール（メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなど）、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、セルソルブ類（メチルセルソルブなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）などの有機溶媒を含むものであってもよい。
トナー材料液１００重量部に対する水系媒体の使用量は、通常５０〜２０００重量部、好ましくは１００〜１０００重量部である。５０重量部未満ではトナー材料液の分散状態が悪く、所定の粒径のトナー粒子が得られない。２００００重量部を超えると経済的でない。
【００９６】
また、水系媒体中の分散を良好にするために、界面活性剤、樹脂微粒子等の分散剤を適宜加える。
界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステルなどのアニオン性界面活性剤、アルキルアミン塩、アミノアルコール脂肪酸誘導体、ポリアミン脂肪酸誘導体、イミダゾリンなどのアミン塩型や、アルキルトリメチルアンモニム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、ピリジニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、塩化ベンゼトニウムなどの４級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤、脂肪酸アミド誘導体、多価アルコール誘導体などの非イオン界面活性剤、例えばアラニン、ドデシルジ（アミノエチル）グリシン、ジ（オクチルアミノエチル）グリシンやＮ−アルキル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウムベタインなどの両性界面活性剤が挙げられる。
【００９７】
また、フルオロアルキル基を有する界面活性剤を用いることにより、非常に少量でその効果をあげることができる。好ましく用いられるフルオロアルキル基を有するアニオン性界面活性剤としては、炭素数２〜１０のフルオロアルキルカルボン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホニルグルタミン酸ジナトリウム、３−［ω−フルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１１）オキシ］−１−アルキル（Ｃ３〜Ｃ４）スルホン酸ナトリウム、３−［ω−フルオロアルカノイル（Ｃ６〜Ｃ８）−Ｎ−エチルアミノ］−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、フルオロアルキル（Ｃ１１〜Ｃ２０）カルボン酸及び金属塩、パーフルオロアルキルカルボン酸（Ｃ７〜Ｃ１３）及びその金属塩、パーフルオロアルキル（Ｃ４〜Ｃ１２）スルホン酸及びその金属塩、パーフルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、Ｎ−プロピル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）パーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１０）−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、モノパーフルオロアルキル（Ｃ６〜Ｃ１６）エチルリン酸エステルなどが挙げられる。
商品名としては、サーフロンＳ−１１１、Ｓ−１１２、Ｓ−１１３（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−９３、ＦＣ−９５、ＦＣ−９８、ＦＣ−１２９（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−１０１、ＤＳ−１０２（ダイキン工業社製）、メガファックＦ−１１０、Ｆ−１２０、Ｆ−１１３、Ｆ−１９１、Ｆ−８１２、Ｆ−８３３（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１０２、１０３、１０４、１０５、１１２、１２３Ａ、１２３Ｂ、３０６Ａ、５０１、２０１、２０４、（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−１００、Ｆ１５０（ネオス社製）などが挙げられる。
【００９８】
また、カチオン性界面活性剤としては、フルオロアルキル基を有する脂肪族１級、２級もしくは２級アミン酸、パーフルオロアルキル（Ｃ６−Ｃ１０）スルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩などの脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、商品名としてはサーフロンＳ−１２１（旭硝子社製）、フロラードＦＣ−１３５（住友３Ｍ社製）、ユニダインＤＳ−２０２（ダイキンエ業杜製）、メガファックＦ−１５０、Ｆ−８２４（大日本インキ社製）、エクトップＥＦ−１３２（トーケムプロダクツ社製）、フタージェントＦ−３００（ネオス社製）などが挙げられる。
【００９９】
樹脂微粒子は、水系媒体中で形成されるトナー母体粒子を安定化させるために加えられる。このために、トナー母体粒子の表面上に存在する被覆率が１０〜９０％の範囲になるように加えられることが好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル微粒子１μｍ、及び３μｍ、ポリスチレン微粒子０．５μｍ及び２μｍ、ポリ（スチレン−アクリロニトリル）微粒子１μｍ、商品名では、ＰＢ−２００Ｈ（花王社製）、ＳＧＰ（総研社製）、テクノポリマーＳＢ（積水化成品工業社製）、ＳＧＰ−３Ｇ（総研社製）、ミクロパール（積水ファインケミカル社製）等がある。
また、リン酸三カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、コロイダルシリカ、ヒドロキシアパタイト等の無機化合物分散剤も用いることができる。
【０１００】
前記の樹脂微粒子、無機化合物分散剤と併用して使用可能な分散剤として、高分子系保護コロイドにより分散液滴を安定化させても良い。例えばアクリル酸、メタクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸または無水マレイン酸などの酸類、あるいは水酸基を含有する（メタ）アクリル系単量体、例えばアクリル酸−β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−β−ヒドロキシエチル、アクリル酸−β−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−３−クロロ２−ヒドロキシプロビル、メタクリル酸−３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミドなど、ビニルアルコールまたはビニルアルコールとのエーテル類、例えばビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなど、またはビニルアルコールとカルボキシル基を含有する化合物のエステル類、例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなど、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドあるいはこれらのメチロール化合物、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどの含窒素化合物、またはその複素環を有するものなどのホモポリマーまたは共重合体、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース類などが使用できる。
【０１０１】
分散の方法としては特に限定されるものではないが、低速せん断式、高速せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波などの公知の設備が適用できる。この中でも、分散体の粒径を２〜２０μｍにするために高速せん断式が好ましい。高速せん断式分散機を使用した場合、回転数は特に限定はないが、通常１０００〜３００００ｒｐｍ、好ましくは５０００〜２００００ｒｐｍである。分散時間は特に限定はないが、バッチ方式の場合は、通常０．１〜５分である。分散時の温度としては、通常、０〜１５０℃（加圧下）、好ましくは４０〜９８℃である。
【０１０２】
（３）乳化液の作製と同時に、アミン類（Ｂ）を添加し、イソシアネート基を有するポリエステルプレポリマー（Ａ）との反応を行わせる。
この反応は、分子鎖の架橋及び／又は伸長を伴う。反応時間は、ポリエステルプレポリマー（Ａ）の有するイソシアネート基構造とアミン類（Ｂ）との反応性により選択されるが、通常１０分〜４０時間、好ましくは２〜２４時間である。反応温度は、通常、０〜１５０℃、好ましくは４０〜９８℃である。また、必要に応じて公知の触媒を使用することができる。具体的にはジブチルチンラウレート、ジオクチルチンラウレートなどが挙げられる。
【０１０３】
（４）反応終了後、乳化分散体（反応物）から有機溶媒を除去し、洗浄、乾燥してトナー母体粒子を得る。
有機溶媒を除去するためには、系全体を徐々に層流の攪拌状態で昇温し、一定の温度域で強い攪拌を与えた後、脱溶媒を行うことで紡錘形のトナー母体粒子が作製できる。また、分散安定剤としてリン酸カルシウム塩などの酸、アルカリに溶解可能な物を用いた場合は、塩酸等の酸により、リン酸カルシウム塩を溶解した後、水洗するなどの方法によって、トナー母体粒子からリン酸カルシウム塩を除去する。その他酵素による分解などの操作によっても除去できる。
【０１０４】
（５）上記で得られたトナー母体粒子に、荷電制御剤を打ち込み、ついで、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等の無機微粒子を外添させ、トナーを得る。
荷電制御剤の打ち込み、及び無機微粒子の外添は、ミキサー等を用いた公知の方法によって行われる。
これにより、小粒径であって、粒径分布のシャープなトナーを容易に得ることができる。さらに、有機溶媒を除去する工程で強い攪拌を与えることで、真球状からラクビーボール状の間の形状を制御することができ、さらに、表面のモフォロジーも滑らかなものから梅干形状の間で制御することができる。
【０１０５】
本実施形態におけるトナーの形状は略球形状であり、以下の形状規定によって表すことができる。
図１２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のトナーの形状を模式的に示す説明図である。
図１２（ａ）〜（ｃ）において、略球形状のトナーを長軸ｒ1、短軸ｒ2、厚さｒ3（但し、ｒ1≧ｒ2≧ｒ3とする。）で規定するとき、本発明のトナーは、長軸と短軸との比（ｒ2／ｒ1）（図１２（ｂ）参照）が０．５〜１．０で、厚さと短軸との比（ｒ3／ｒ2）（図１２（ｃ）参照）が０．７〜１．０の範囲にあることが好ましい。長軸と短軸との比（ｒ2／ｒ1）が０．５未満では、真球形状から離れるためにドット再現性及び転写効率が劣り、高品位な画質が得られなくなる。また、厚さと短軸との比（ｒ3／ｒ2）が０．７未満では、扁平形状に近くなり、球形トナーのような高転写率は得られなくなる。特に、厚さと短軸との比（ｒ3／ｒ2）が１．０では、長軸を回転軸とする回転体となり、トナーの流動性を向上させることができる。
なお、ｒ1、ｒ2、ｒ3は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で、視野の角度を変えて写真を撮り、観察しながら測定した。
【０１０６】
以上のように、この発明の実施の形態に係る画像形成装置として４連タンデム型の間接転写方式ものを例に挙げて説明したが、必ずしもこのようなものに限られず、例えば、４連タンデム型の直接転写方式のものや、潜像担持体が１つのモノクロ用のものであって構わない。また、現像剤担持体、攪拌搬送手段、搬送手段、満杯検知センサ、空検知センサ、書き込み手段、画像形成部（帯電手段、クリーニング手段）、転写部、給紙部、定着部、排紙部等は、あくまでも一例を示したものであって、他の既知の装置・手段などの構成を採用することができる。その場合でも、前記課題に対して同様の効果を奏することは明らかである。なお、図面で示した各構成部材の形状や構造等も、あくまでも好ましい一例を示すものであり、特許請求の範囲内で適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要部を示す構成説明図である。
【図２】同上の画像形成装置のトナーカートリッジの概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る現像手段の概略構成を示す垂直断面図である。
【図４（ａ）】同上の現像手段の概略構成を示すａ−ａ線断面図である。
【図４（ｂ）】同上の現像手段の概略構成を示すｂ−ｂ線断面図である。
【図５】２種類の現像剤のトナー付着量と現像バイアスとの関係を示すグラフである。
【図６】図１の画像形成装置のトナー消費量、トナー回収量、回収トナー供給量、ニュートナー補給量の制御を示すイメージ図である。
【図７】画像面積率ごとの印刷割合の統計結果を示すグラフである。
【図８】同上のトナーの回収・補給制御の流れを示すフローチャートである。
【図９（ａ）】比較例のトナーの帯電分布の経時変化を示すグラフである。
【図９（ｂ）】実施例のトナーの帯電分布の経時変化を示すグラフである。
【図１０】形状係数ＳＦ−１を説明するためにトナーの形状を模式的に表した説明図である。
【図１１】形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した説明図である。
【図１２】（ａ）は、トナーの形状を模式的にｘｙｚ軸と共に示す斜視図である。  （ｂ）は、（ａ）のトナーをｙ方向から見た図である。  （ｃ）は、（ａ）のトナーをｘ方向から見た図である。
【図１３】従来の乾式２成分現像方式の２軸搬送タイプの現像手段の概略構成を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１                                カラープリンタ（画像形成装置）
Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ                    感光体ドラム（潜像担持体）
Ｙ２，Ｃ２，Ｍ２，Ｋ２            現像手段
Ｙ２０（Ｃ２０，Ｍ２０，Ｋ２０）  現像ケース
Ｙａ（Ｃａ，Ｍａ，Ｋａ）          現像剤供給路
Ｙ２１（Ｃ２１，Ｍ２１，Ｋ２１）  現像ローラ（現像剤担持体）
Ｙ２２（Ｃ２２，Ｍ２２，Ｋ２２），Ｙ２３（Ｃ２３，Ｍ２３，Ｋ２３）
攪拌スクリュー（攪拌搬送手段）
Ｙｂ（Ｃｂ，Ｍｂ，Ｋｂ）          トナー回収機構
Ｙ２５（Ｃ２５，Ｍ２５，Ｋ２５）  トナー回収ローラ（トナー回収機構）
Ｙ２６（Ｃ２６，Ｍ２６，Ｋ２６）  回収ブレード（トナー回収部材，トナー回収機構）
Ｙｃ（Ｃｃ，Ｍｃ，Ｋｃ）          回収トナー搬送路
Ｙ２７（Ｃ２７，Ｍ２７，Ｋ２７）  回収トナー搬送スクリュー（回収トナー搬送手段）
Ｙ２８（Ｃ２８，Ｍ２８，Ｋ２８）  連通口
５                                ニュートナー収容部
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ            トナーカートリッジ
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ            ニュートナー補給路
９０ａ（９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ）  補給スクリュー
【図１】
0005130087.tif 000014
【図２】
0005130087.tif 000015
【図３】
0005130087.tif 000016
【図４（ａ）】
0005130087.tif 000017
【図４（ｂ）】
0005130087.tif 000018
【図５】
0005130087.tif 000019
【図６】
0005130087.tif 000020
【図７】
0005130087.tif 000021
【図８】
0005130087.tif 000022
【図９（ａ）】
0005130087.tif 000023
【図９（ｂ）】
0005130087.tif 000024
【図１０】
0005130087.tif 000025
【図１１】
0005130087.tif 000026
【図１２】
0005130087.tif 000027
【図１３】
0005130087.tif 000028